Выращивание органов И.Л. Кирилюк. Предистория: Культивирование клеток. Клод Бернар предположил, что не только живые организмы способны сохранять постоянство. - презентация

1 Выращивание органов И.Л. Кирилюк

2 Предистория: Культивирование клеток. Клод Бернар предположил, что не только живые организмы способны сохранять постоянство внутренних условий, вне зависимости от изменений в окружающей среде. Клетка вне организма животного тоже будет стремиться поддерживать свои внутренние условия. Если различия между внутренними и внешними условиями будут незначительными, то высока вероятность роста и деления клетки. В 1907 г. Фрагменты спинного мозга амфибий культивировали в сгустке плазмы. В 1964 г. Разработан метод культивирования растительных клеток и тканей. Пользуясь им удалось вырастить in vitro целое растение моркови из клеток корня.

3 Выращивание органов и его альтернативы. 1) доноры – люди. Проблема отторжения. Риск инфекций. Морально-этический аспект. Подходящего донора (живого или покойного) успевает дождаться в лучшем случае каждый десятый из тех, кому пересадка нужна по жизненным показаниям. 2) искусственные органы. 3) Доноры - животные, при необходимости генетически изменённые. (ксенотрансплантация). 4) Выращивание органов вне организма с использованием стволовых клеток, в том числе из клеток того, кому пересаживают. 5) Самостоятельно развивающийся организм, клон-растение (с отключенной способностью мыслить). 6) Регенерация. 7) Печать органов по принципу 3D принтера. 8) Пересадка клеток.

4 Стволовые клетки Эмбриональные Фетальные Взрослые пуповинные

5 Хранение тканей Хранение в холоде Хранение в донорах Хранение в средах Хирурги-трансплантологи из Оксфордского университета впервые в истории сумели обеспечить нормальную жизнедеятельность органа, отделенного от системы естественного кровоснабжения организма. Благодаря системе искусственного кровотока им удалось сохранить печень более 72 часов, что в четыре раза больше обычного срока жизни изолированного органа. Система, разработанная американской компанией Трансмедикс, воспроизводит условия существования органов в живом организме. Устройство пропускает через бьющееся сердце донорскую кровь, которую насыщает кислородом и питательными веществами. Аппарат позволяет значительно увеличить время жизни органов до пересадки. Кроме того, он помогает обследовать и даже восстанавливать функции органов вне тела.

6 Технические детали Васкуляризация. Иннервация. Питательные среды. Матрикс. Форму и структуру будущего органа определяет матрица. Для выращивания костей и суставов неплохо подходят пористые модели из апатитов – смеси фосфатов и других солей кальция. Из них (но структурно ориентированных и потому намного более прочных) на 2/3 состоит натуральная кость. Хорошая основа для органов помягче – коллагеновые губки из отмытой от клеток соединительной ткани. Трехмерные формы для изготовления будущей сети капилляров делают по МЭМС-технологии (технологии микроэлектромеханических систем) в форме из окиси кремния, а лучшим материалом для системы микротрубок оказался полимер себацината глицерина. Американская компания Cytograft Tissue объявила об успешном завершении первого этапа клинических испытаний искусственных кровеносных сосудов, выращенных в лабораторных условиях из клеток кожи пациентов.

7 Успехи. Простые ткани. Достигнуты успехи в выращивании костей, хрящей, кожи Успехи в трансфузиологии. Австралийские ученые придумали усовершенстованный метод выращивания красных и белых кровяные телец (эритроцитов и лейкоцитов) из стволовых клеток человека. Через несколько лет, по их мнению, кровь для переливания будет производиться таким методом в достаточных количествах. Пример: Трансплантация аутологичных хрящевых клеток. Для этого у пациента предварительно берут кусочек здоровой хрящевой ткани, выделяют из него хондроциты и размножают их в культуре. Затем эти клетки имплантируют в место повреждения, где благодаря им происходит регенерация хряща.

8 Успехи. Зубы. Ближе всех к выращиванию зубов подошли медики из Лондонского королевского колледжа. В 2004 г., после серии успешных экспериментов на мышах, они приступили к клиническим испытаниям методики, по которой из стволовых клеток костного мозга выращивают такой же, как у эмбриона, зубной зачаток и вживляют его в десну. За два месяца новый зуб пустит корни и прорежется. По мнению специалистов, испытания займут около двух лет Канадские ученые разработали оригинальное устройство, способное вернуть белозубую улыбку людям, лишившимся зубов в результате спортивных или иных травм. Небольшой передатчик ультразвуковых колебаний, похожий на обычную зубную скобу, помещается в рот больного и способствует возобновлению роста поврежденных зубов.

9 Успехи, Сердце. Доктор Саймон Хоерстрап (Simon Hoerstrup) и его коллеги из университета Цюриха (University of Zurich) впервые вырастили человеческие сердечные клапаны, воспользовавшись стволовыми клетками, взятыми из околоплодной жидкости.University of Zurich Исследователям из отделения кардиохирургии университета Мичигана (Section of Cardiac Surgery at the University of Michigan) удалось усовершенствовать тканеинженерную сердечную мышцу – теперь внутри нее выращены еще и кровеносные сосуды. Долговременная цель работы – вырастить полноценную сердечную мышцу для использования в заместительной терапии больных с острой сердечной недостаточностью после инфаркта или в связи с врожденными пороками сердца. Кроме того, такая сердечная ткань может быть использована для исследований в области развития сердца и в разработке новых лекарств. Ученые израильского института «Технион» (Technion-Israel Institute of Technology), работающие под руководством профессора Суламифи Левенберг (Shulamit Levenberg), вырастили из эмбриональных стволовых клеток полноценную сердечную мышцу.эмбриональных стволовых клеток

10 Успехи. Прочие органы Хирург Джей Ваканти из Центрального госпиталя Массачусетса, известный тем, что в 1997 году представил на суд публики искусственное человеческое ухо, выращенное на спине у мыши Токийский университет - выращивание роговицы глаза из одной клетки. Университиет Ньюкасла в Великобритании - выращивание печени.Использование для тестирования лекарств. Морально- этический аспект. Профессор Дуглас Смит (Douglas H. Smith) и его коллеги из школы медицины университета Пенсильвании (University of Pennsylvania School of Medicine) создали культивированную трёхмерную нейронную сеть, которую можно пересаживать в повреждённый спинной мозг как единое целое. Команда из мельбурнского института медицинских исследований Monash, в состав которой входит Пру Кауин, профессор Гейл Рисбриджер и доктор Рения Тейлор, стали первыми, кому с помощью стволовых эмбриональных клеток удалось вырастить человеческую простату в теле мыши.University of Pennsylvania School of Medicine

11 Успехи. Прочие органы. Американские ученые заявили в четверг о скором начале клинических испытаний новой методики восстановления тканей молочной железы. Методика будет основана на применении собственных стволовых клеток жировой ткани пациенток. Гэри Боулин (Gary Bowlin) и его коллеги из университета Содружества Виржинии (Virginia Commonwealth University) разработали искусственные кровеносные сосуды, базирующиеся на натуральных человеческих клетках.Virginia Commonwealth University Планируются или начаты клинические испытания по тканевой инженерии связок и сухожилий (в том числе при такой распространенной травме, как разрыв менисков коленного сустава) и фаланг пальцев (тоже очень распространенная травма), по восстановлению голосовых связок, барабанных перепонок, желчных протоков, участков трахеи и кишечника… В некоторых клиниках мира восстановление кожи, роговицы, кости и хряща тканевым трансплантатом из собственных клеток пациента уже становится рутинной процедурой.

12 Результаты группы Энтони Аталы (Anthony Atala ) Выращивание мочевого пузыря Группа учёных из Уэйк-Форестского университета Северной Каролины (США) занимается проблемой искусственного выращивания донорских органов с 1999 года и несколько лет назад добилась прорыва в данной области. Отчет о семи удачных операциях по пересадке искусственно выращенного мочевого пузыря опубликован в понедельник в журнале The Lancet. Учёные для проведения данного эксперимента использовали специализированные клетки дисфункционального мочевого пузыря, а не из стволовых клеток. Себестоимость первого органа из пробирки - $7000.

13 Принтер для органов Фил Кэмпбелл (Phil Campbell) и его коллеги из американского университета Карнеги- Меллона (Carnegie Mellon University) приспособили струйный принтер для печати "чернилами", содержащими фактор роста стволовых клеток. Таким образом, сделан ещё один шаг на пути к печати органов на заказ.Phil CampbellCarnegie Mellon University

14 Спасибо за внимание! Здоровых Вам органов!